電子電路實驗

前言

　　《電子電路實驗》是為了適應(yīng)電子技術(shù)的飛躍發(fā)展和培養(yǎng)高質(zhì)量人才的需要，在清華大學(xué)出版社2004年出版的《電子技術(shù)實驗》的基礎(chǔ)上，總結(jié)多年的教學(xué)改革和實踐經(jīng)驗編寫而成的?？紤]到《電子電路實驗》是配合電子技術(shù)類與電子線路類課程中的模擬電路和數(shù)字電路兩門理論課程的實驗教材，故改名為《電子電路實驗》?！　‰娮与娐穼嶒灥闹饕蝿?wù)是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、研究與創(chuàng)新能力，因此要突出基本實驗技能、科學(xué)實驗方法的訓(xùn)練，突出電路設(shè)計與電路實現(xiàn)能力、使用計算機(jī)工具能力的培養(yǎng)，突出研究、探索和創(chuàng)新精神。為此，電子電路實驗的課程體系與內(nèi)容需要不斷地改革?！　　峨娮与娐穼嶒灐吩诰帉戇^程中，力圖建立以培養(yǎng)能力和創(chuàng)新精神為目標(biāo)的分層次的實驗教學(xué)新體系，將主要實驗教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)型實驗、設(shè)計型實驗、研究型實驗三個層次。注意將培養(yǎng)創(chuàng)新能力和研究性思維貫穿整個實驗教學(xué)之中，包括大力開發(fā)研究型實驗項目，增加研究型實驗的比例，在基礎(chǔ)型實驗和設(shè)計型實驗中盡可能增加研究的內(nèi)容。努力做到以學(xué)生為本，為學(xué)生營造自主學(xué)習(xí)、自主研究的環(huán)境和氛圍，使學(xué)生有多種選擇的空間。同時，盡量以實驗任務(wù)書來代替實驗指導(dǎo)書，許多實驗題目和實驗項目一般只提出實驗要求，由學(xué)生自己自主設(shè)計實驗方案，設(shè)計實驗電路，選定實驗元器件、測試方法等，以便充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，使學(xué)生有獨立思考的空間?！　　峨娮与娐穼嶒灐房勺鳛橐话汶娮与娐穼嶒灪驼n程設(shè)計的教材?！峨娮与娐穼嶒灐饭卜譃?章?！　〉?章介紹電子電路實驗的基礎(chǔ)知識，包括電子電路實驗的主要內(nèi)容、過程與要求，實驗測量誤差，實驗數(shù)據(jù)處理，基本電量和電子電路主要參數(shù)的測量方法，以及電子電路的安裝、調(diào)試與故障排除方法等，為后面的實驗打下基礎(chǔ)。　　電子儀器是觀察物理現(xiàn)象，測量電子系統(tǒng)或電路性能的工具，了解常用電子儀器的基本原理，正確選擇與使用電子儀器，掌握電路與系統(tǒng)的測試方法是進(jìn)行電路實驗和科學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容。對于從事電子技術(shù)工作的科技人員來說，是必須具有的基本功，電子電路實驗課程必須充分重視這一問題。因此，《電子電路實驗》第2章專門介紹了常用電子儀器的原理、使用方法和電子網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)的測試方法等，并安排專門的實驗進(jìn)行練習(xí)，且將此項訓(xùn)練作為基本要求貫穿整個實驗教學(xué)過程中?！　“凑栈A(chǔ)型實驗、設(shè)計型實驗和研究型實驗來安排實驗內(nèi)容?！峨娮与娐穼嶒灐返牡?、4章分別安排了模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗。第6、7章分別安排了設(shè)計型實驗和研究型實驗。研究型實驗是具有研究性和探索性的大型實驗，需要較多的時間和較多的條件，第7章可作為課程設(shè)計或大型專題實驗的教材或參考資料?！　‰S著電子設(shè)計自動化程度的迅速提高和集成電路技術(shù)與工藝的迅速進(jìn)步，電子系統(tǒng)已進(jìn)入片上系統(tǒng)的階段。使用計算機(jī)輔助分析和設(shè)計工具來分析與設(shè)計電路，已經(jīng)成為電類本科生必須掌握的基礎(chǔ)知識和必備的基本能力。所以培養(yǎng)學(xué)生具有使用工具的習(xí)慣和能力是電子電路實驗課程的另一項重要任務(wù)?！峨娮与娐穼嶒灐返牡?章，以典型軟件OrCAD PSpice A/D 9為例，介紹PSpice軟件的功能、使用方法，并通過電路實例和實驗，使學(xué)生逐步掌握如何使用CAD工具進(jìn)行電路分析與設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生具有使用CAD工具的習(xí)慣和能力?！　〗陙恚捎么笠?guī)?？删幊踢壿嬈骷殡娐份d體，以硬件描述語言表達(dá)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以微機(jī)和開發(fā)軟件作為設(shè)計工具來設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)已成為一種趨勢。因此，《電子電路實驗》的第8章簡單介紹了大規(guī)模可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）、硬件描述語言（VHDL）、軟件開發(fā)工具等基礎(chǔ)知識，并安排相應(yīng)的實驗，使學(xué)生受到基本訓(xùn)練，為今后使用可編程邏輯器件設(shè)計較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)打下較好的基礎(chǔ)?！　　峨娮与娐穼嶒灐返?章為實驗常用電路元器件，供查閱。　　為了適應(yīng)不同實驗課的類型和不同實驗學(xué)時的需求，《電子電路實驗》安排了較多的實驗題目，且每個實驗題目包括較多的實驗項目，其內(nèi)容和難易程度基本上覆蓋了不同層次的教學(xué)要求，為因材施教提供了基本素材，任課教師可以根據(jù)實際情況靈活選用。此外，每個實驗都附有實驗原理和思考題，有的還附有參考實驗電路。多數(shù)學(xué)生可以通過自學(xué)或在教師的指導(dǎo)下，自行擬定實驗步驟和測試方法，獨立完成實驗全過程?！　⒓印峨娮与娐穼嶒灐肪帉懝ぷ鞯挠懈呶臒ǎǖ?、2章及附錄A）、張尊僑（第3、4、9章）、徐振英（第6、7章）、金平（第5章）、許忠信（第8章及附錄B）等同志，高文煥同志為主編，負(fù)責(zé)《電子電路實驗》的組織和定稿?！　≡诰帉戇^程中得到清華大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心許多同志的支持。在此，對以上所有給予支持、幫助和指導(dǎo)的同志致以衷心的感謝?！　∮捎诰幷咚接邢蓿瑫须y免有不妥和錯誤之處，敬請讀者批評指正。　　編者2007年12月于北京清華園

內(nèi)容概要

　　《電子電路實驗》是為適應(yīng)電子電路實驗教學(xué)改革的需要，在總結(jié)多年實驗教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的實驗教材?！峨娮与娐穼嶒灐饭卜譃?章，內(nèi)容是：電子電路實驗的基礎(chǔ)知識、常用電子儀器的原理與使用、模擬電路基礎(chǔ)型實驗、數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗、電子電路的計算機(jī)輔助分析與設(shè)計、電子電路設(shè)計型實驗、電子電路研究型實驗、可編程邏輯器件及其應(yīng)用、實驗用電路元器件等?！　　峨娮与娐穼嶒灐钒才帕溯^多的實驗題目，且每個實驗題目包括較多的實驗項目，其內(nèi)容和難易程度基本上覆蓋了不同層次的教學(xué)要求，任課教師可以根據(jù)實際情況靈活選用。為了適應(yīng)不同類型實驗課的需求，每個實驗都附有實驗原理、參考實驗電路和思考題?！　　峨娮与娐穼嶒灐房勺鳛楦叩葘W(xué)校電類本科和高等學(xué)校工程電類?？频碾娮与娐穼嶒灥慕滩?，也可作為從事電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章電子電路實驗的基礎(chǔ)知識1.1電子電路實驗課的意義與要求1.1.1電子電路實驗在人才培養(yǎng)中的作用1.1.2電子電路實驗的主要內(nèi)容與基本要求1.2電子電路實驗的一般過程和要求1.3實驗測量誤差1.3.1測量誤差的來源與分類1.3.2測量誤差的表示方法1.3.3誤差的估計1.3.4誤差的消除方法1.4實驗數(shù)據(jù)處理1.4.1測量讀數(shù)的處理1.4.2實驗數(shù)據(jù)的處理方法1.5常用基本電量和電路參數(shù)的測量方法1.5.1電壓的測量1.5.2輸入電阻與輸出電阻的測量1.5.3電壓增益及頻率特性的測量1.6電子電路的安裝、調(diào)試與故障排除方法1.6.1電子電路的安裝1.6.2電子電路的調(diào)試1.6.3電子電路的故障排除方法第2章常用電子儀器的原理與使用2.1電子示波器的原理與應(yīng)用2.1.1示波器的組成及顯示波形的基本原理2.1.2示波器電路的組成及工作原理2.1.3電子示波器的主要技術(shù)指標(biāo)和正確使用方法2.1.4使用示波器測量電壓、相位、時間與頻率2.2SS7804/7810型示波器的主要技術(shù)指標(biāo)和使用方法2.2.1SS7804型示波器的主要性能指標(biāo)2.2.2SS7804型示波器前面板各部件的作用及使用方法2.2.3SS7810型示波器簡介2.2.4SS7804/7810型示波器的屏幕字符顯示2.2.5SS7804/7810型示波器的校準(zhǔn)方法2.2.6使用SS7804/7810型示波器測量電壓、相位、時間和頻率2.3EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器的原理與應(yīng)用2.3.1EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器的組成及工作原理2.3.2EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)2.3.3EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器使用說明2.3.4AFG310型任意函數(shù)波形發(fā)生器簡介2.4DH1718 E?4型雙路直流穩(wěn)壓電源簡介2.4.1概述2.4.2電源的主要性能指標(biāo)2.4.3電源面板各部件的作用與使用方法2.5GH4821型晶體管特性圖示儀簡介2.5.1晶體管圖示儀的基本原理2.5.2GH4821型晶體管特性圖示儀的主要技術(shù)指標(biāo)2.5.3GH4821型晶體管特性圖示儀的面板各部件的作用與使用方法2.6SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的原理與應(yīng)用2.6.1概述2.6.2SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的組成及工作原理2.6.3SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的主要技術(shù)指標(biāo)2.6.4SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的前面板簡介2.6.5SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的菜單操作2.6.6SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的使用方法2.7實驗常用電子儀器的使用與二端口網(wǎng)路參數(shù)的測量方法第3章模擬電路基礎(chǔ)型實驗3.1實驗1單管放大電路3.2實驗2多級放大電路3.3實驗3由集成運算放大器構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路3.4實驗4增益自動切換的電壓放大電路3.5實驗5波形產(chǎn)生電路3.6實驗6RC有源濾波電路3.7實驗7函數(shù)信號發(fā)生器電路3.8實驗8集成功率放大電路3.9實驗9555定時器的應(yīng)用第4章數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗4.1實驗1與非門電路的測試4.2實驗2簡單組合邏輯電路的設(shè)計4.3實驗3鍵盤輸入電路的設(shè)計4.4實驗4計數(shù)器電路實驗4.5實驗5定時控制電路的設(shè)計4.6實驗6交通指揮燈電路的設(shè)計4.7實驗7掃描顯示電路的設(shè)計4.8實驗8誤碼測試儀電路的設(shè)計第5章電子電路的計算機(jī)輔助分析與設(shè)計5.1概述5.1.1電路CAD技術(shù)及工具5.1.2電子電路CAD工具PSpice軟件簡介5.2OrCAD PSpice軟件功能介紹5.2.1電路基本特性的分析功能5.2.2電路復(fù)雜特性的分析功能5.3OrCAD PSpice的元器件及其模型參數(shù)5.3.1OrCAD PSpice程序常用電路元器件5.3.2OrCAD PSpice程序中常用半導(dǎo)體器件的模型參數(shù)5.4使用 OrCAD Capture軟件繪制電路圖5.4.1運行Capture軟件5.4.2繪制電路原理圖5.5OrCAD PSpice仿真分析5.5.1OrCAD PSpice仿真分析的基本步驟5.5.2OrCAD PSpice仿真分析的操作方法5.6數(shù)字電路的仿真分析5.6.1數(shù)字電路仿真分析的基本概念5.6.2數(shù)字電路仿真實例5.7數(shù)模混合電路的仿真分析5.8電子電路的仿真實驗5.8.1教學(xué)目的與要求5.8.2實驗1單管共發(fā)射極放大電路5.8.3實驗2有源負(fù)載差動放大電路5.8.4實驗3多級放大電路5.8.5實驗4由集成運放組成的多諧振蕩電路5.8.6實驗5直流穩(wěn)壓電源5.8.7實驗6兩位全減器電路5.8.8實驗7十字路口交通信號燈控制電路5.8.9實驗8序列碼產(chǎn)生電路5.8.10實驗9十六進(jìn)制加法計數(shù)器第6章電子電路設(shè)計型實驗6.1概述6.1.1電子電路設(shè)計型實驗的意義和教學(xué)目的6.1.2設(shè)計型實驗的主要教學(xué)環(huán)節(jié)6.1.3電子電路設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題6.2設(shè)計型實驗的設(shè)計舉例6.2.1實驗任務(wù)與要求6.2.2設(shè)計分析與電路設(shè)計6.2.3思考題6.3實驗1負(fù)反饋放大電路6.4實驗2產(chǎn)品分檔電路的設(shè)計6.5實驗3壓控波形發(fā)生器6.6實驗4密碼鎖電路6.7實驗5搶答電路的設(shè)計6.8實驗6彩燈電路的設(shè)計6.9實驗7流水線產(chǎn)品統(tǒng)計電路設(shè)計6.10實驗8A/D和D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用電路設(shè)計6.11實驗9超聲波遙控電路的設(shè)計第7章電子電路研究型實驗7.1概述7.1.1電子電路研究型實驗的意義和教學(xué)目的7.1.2電子系統(tǒng)電路的設(shè)計與實現(xiàn)7.1.3實驗的總結(jié)與交流答辯7.2研究型實驗的分析設(shè)計舉例7.2.1實驗任務(wù)和要求7.2.2方案研究與電路設(shè)計分析7.2.3電路實際運行現(xiàn)象研究和電路改進(jìn)7.3實驗1超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計7.4實驗2超聲波測速系統(tǒng)的設(shè)計7.5實驗3數(shù)字溫度計的設(shè)計7.6實驗4量程自動切換的數(shù)字電壓表的設(shè)計7.7實驗5簡易頻率特性測試電路的設(shè)計7.8實驗6半導(dǎo)體器件參數(shù)測量電路的設(shè)計7.9實驗7汽車踏板壓力測量儀電路的設(shè)計7.10實驗8瓶裝液體灌裝機(jī)控制電路的設(shè)計7.11實驗9簡易失真度測量電路的設(shè)計7.12實驗10簡易低頻頻譜分析儀電路的設(shè)計第8章可編程邏輯器件及其應(yīng)用8.1可編程邏輯器件FPGA/CPLD簡介8.1.1FPGA/CPLD的基本結(jié)構(gòu)8.1.2FPGA/CPLD器件8.1.3FPGA/CPLD的開發(fā)工具8.2VHDL基礎(chǔ)8.2.1VHDL的基本結(jié)構(gòu)8.2.2VHDL語言要素8.2.3VHDL常用語句8.2.4層次化設(shè)計8.2.5結(jié)構(gòu)體的三種描述方法8.2.6VHDL設(shè)計范例8.3可編程邏輯器件的開發(fā)工具QuartusII8.3.1QuartusII基本設(shè)計流程8.3.2QuartusII 設(shè)計示例8.3.3LPM宏功能模塊應(yīng)用8.3.4嵌入式邏輯分析儀SignalTapII的使用方法8.4FPGA實驗8.4.1FPGA實驗的一般過程與要求8.4.2實驗1多路選擇器的設(shè)計8.4.3實驗21位十進(jìn)制加減法運算器的設(shè)計8.4.4實驗3乘法器的設(shè)計8.4.5實驗4計數(shù)器的設(shè)計8.4.6實驗5時鐘分頻電路的設(shè)計8.4.7實驗6用狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)簡單計算器8.4.8實驗7VGA顯示控制器設(shè)計8.4.9實驗8PS/2鍵盤接口控制器設(shè)計第9章實驗用電路元器件9.1常用電阻電容元件9.1.1電阻器型號命名與識別方法9.1.2電容器的型號命名與識別方法9.2常用半導(dǎo)體器件9.2.1常用半導(dǎo)體器件型號命名的國家標(biāo)準(zhǔn)9.2.2常用二極管的型號及性能9.2.3常用三極管的型號及性能9.3幾種常用模擬集成電路簡介9.3.1μA741通用集成運算放大器9.3.2LM318 高速集成運算放大器9.3.3μA348四通用集成運算放大器9.3.4μA324四通用單電源集成運算放大器9.3.5OP07集成運算放大器9.3.6LF347集成運算放大器9.3.7電壓比較器LM3119.3.8音頻功率放大器LM3869.3.9音頻功率放大器LM3889.3.10音頻功率放大器LA41029.3.11四象限相乘器MC14969.3.12CMOS模擬開關(guān)40529.3.13CMOS模擬開關(guān)40669.3.14555、556 定時器電路9.3.15集成三端穩(wěn)壓器電路9.4常用的數(shù)字集成電路簡介9.4.1幾類常用數(shù)字集成電路的典型電參數(shù)9.4.2常用的TTL數(shù)字集成電路功能及引腳圖9.4.3常用CMOS數(shù)字集成電路引腳圖9.5常用的顯示器件9.5.1發(fā)光二極管9.5.2字碼管9.5.3發(fā)光二極管陣列顯示器9.6A/D與D/A變換電路9.6.1A/D轉(zhuǎn)換器ADC08049.6.2D/A轉(zhuǎn)換器DAC08329.7存儲器9.7.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（RAM）6116簡介9.7.2靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（RAM）2114簡介9.8特殊器件9.8.1發(fā)射/接收型超聲波傳感器9.8.2光電耦合器9.8.3壓力傳感器——應(yīng)變式電阻傳感器9.8.4壓電陶瓷蜂鳴片附錄A電子技術(shù)實驗學(xué)習(xí)機(jī)A.1概述A.2學(xué)習(xí)機(jī)的組成附錄BGW48?PK2 EDA/SOPC實驗開發(fā)系統(tǒng)B.1GW48實驗系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)B.2實驗電路結(jié)構(gòu)圖B.3GW48實驗系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　電子電路實驗的基礎(chǔ)知識　　1.1　電子電路實驗課的意義與要求　　1.1.1　電子電路實驗在人才培養(yǎng)中的作用　　電子技術(shù)是電類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它的一個顯著特點是具有很強(qiáng)的實踐性，具有工程特點。所以，加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，進(jìn)行嚴(yán)格的工程訓(xùn)練和技能培訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生全面素質(zhì)，提高創(chuàng)新能力必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。在學(xué)校里，這種實踐和訓(xùn)練主要是通過各種實驗課程來完成的，因此實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中具有十分重要的作用?！　嶒灲虒W(xué)和理論教學(xué)是相輔相成互相促進(jìn)的，許多理論概念必須通過實踐才能獲得更清晰、更深入的理解；在實踐中獲得的豐富知識和經(jīng)驗有利于主動地學(xué)習(xí)理論，實驗過程會加深對理論教學(xué)內(nèi)容的理解。一般說來，對事物的了解和認(rèn)識有了理論上的描述和實際觀察才是比較全面和深刻的，所以重視實驗環(huán)節(jié)和重視理論學(xué)習(xí)具有同樣的重要意義。　　實際的工程問題往往是比較復(fù)雜的，涉及器件、電路、工藝、環(huán)境等諸多方面的實際因素，使得一些實驗現(xiàn)象和結(jié)果與書本上寫的、課堂上講的往往存在一定的差別。分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，解決實驗中出現(xiàn)的問題不但需要有深厚的理論來指導(dǎo)，更需要在實踐中積累起來的豐富經(jīng)驗和實驗?zāi)芰ΑＲ虼酥挥袝局R，缺乏實際經(jīng)驗和能力往往是不能很好地解決實際問題的。分析解決實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題可以促使實驗者獨立思考，學(xué)習(xí)新的知識，從而擴(kuò)大知識面，增強(qiáng)理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和研究性思維，這也是科學(xué)工作者應(yīng)該具備的能力和素質(zhì)。　　隨著大規(guī)模集成電路和電子計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的理論、技術(shù)和電路發(fā)生了巨大的變化，其中軟件和硬件相結(jié)合是發(fā)展趨勢。軟件必須在硬件平臺上運行才能完成其功能，沒有性能優(yōu)異的硬件作為基礎(chǔ)，再好的軟件也發(fā)揮不出作用。所以各種電子技術(shù)在物理世界中發(fā)揮作用必須有硬件作為媒介，可見硬件有其不可替代的重要地位和作用。對從事電子技術(shù)工作的科技人員來說，必要的硬件知識和實驗?zāi)芰κ潜仨毦哂械幕竟?，也是發(fā)揮創(chuàng)新潛力的基礎(chǔ)。電子電路實驗是學(xué)生獲得硬件知識，培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ闹匾画h(huán)，因此要給以足夠的重視。

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